Chronik der Entwicklung von CPU-Radiatoren

Herr Lu Xun sagte einmal: „Anfangs hatten CPUs keine Kühler, aber als die Wärmeentwicklung zunahm, wurden Kühler erfunden.“

Obwohl der CPU-Herstellungsprozess früher sehr rückständig war und die Hauptfrequenz sehr niedrig war, war auch die Leistung relativ gering, sodass die Wärmeentwicklung naturgemäß gering war. Selbst viele CPUs vor 486 hatten keinen Kühler und waren „nackt“. Beispielsweise hatte Intels 80386-Prozessor eine TDP von 1,85 W und eine maximale Leistungsaufnahme von nur 2,3 W, sodass kein Kühler eingebaut werden musste. Dies bedeutete jedoch nicht, dass die Hersteller das Problem der Wärmeentwicklung nicht beachteten. Beispielsweise verwendeten die CPUs Keramikgehäuse anstelle von Kunststoffgehäusen.

In der 486er-Ära stieg aufgrund der steigenden CPU-Frequenz (obwohl diese immer noch nur einige Dutzend MHz betrug) auch die Wärmeentwicklung. Beispielsweise erreichte die maximale Leistungsaufnahme des Intel 486DX4-Prozessors 5 W. Zu dieser Zeit verfügten CPU und Mainboard über keinen sicheren Temperaturschutz, was häufig zu CPU-Durchbrüchen führte. Daher wurde die CPU werkseitig mit einem kleinen passiven Kühlkörper ausgeliefert. Als Wärmeleitmedium diente jedoch Wärmeleitkleber anstelle von Silikonfett. Dadurch ließ sich der Kühlkörper zwar leicht anbringen, aber nur schwer wieder abnehmen. Doch es gab auch einen Vorteil: Was ist ein Clip?

Mit dem Pentium (bzw. 586) überschritt die CPU-Hauptfrequenz 100 MHz, was den Stromverbrauch auf 11,2 W deutlich erhöhte. Passive Kühlkörper reichten nicht mehr aus. Daher war Intels erste Pentium-Generation mit einem Kühlkörper mit Lüfter ausgestattet. Obwohl er klein war, sah er sehr ansprechend aus und entsprach dem Prototyp eines luftgekühlten Kühlkörpers. Allerdings verfügte das Mainboard damals noch nicht über einen dedizierten 3-Pin/4-Pin-Anschluss für den CPU-Lüfter, sodass dieser über den 4-Pin-D-Typ der Festplatte mit Strom versorgt werden musste.

Wenn Sie jedoch zu diesem Zeitpunkt auf den Socket7-CPU-Steckplatz achten, werden Sie feststellen, dass er bereits auf beiden Seiten Ösen zur Befestigung des Lüfters hat, insbesondere bei CPUs mit eingebauten Metallabdeckungen wie Intel Pentium MMX und AMDs K6-2, die bereits Kühler von Drittanbietern verwenden können. Natürlich verfügen neuere Motherboards auch über 3-Pin-Sockel, die speziell für CPU-Kühler vorgesehen sind.

So sah der damalige Socket7-Radiator von Drittanbietern aus und unterschied sich nicht von den heutigen gewöhnlichen luftgekühlten Radiatoren, die Größe war jedoch viel kleiner und endlich konnte Wärmeleitpaste verwendet werden.

Mit der kontinuierlichen Verbesserung der CPU-Leistung stieg auch der Stromverbrauch, sodass auch die Größe des Kühlkörpers zunahm. Interessant ist jedoch, dass Intel in der Pentium-2-Ära von Slot1 noch einige CPUs ohne Lüfter hatte, deren Größe jedoch im Bild unten zu sehen ist.

In der Pentium III- und Pentium IV-Ära stiegen Leistung, Stromverbrauch und Wärmeentwicklung der CPU dramatisch an, sodass die Größe des Kühlers und des Lüfters entsprechend zunahm. Der untere Bereich des 1,x-GHz-Sockel-370-Kühlkörpers entspricht jedoch immer noch dem Sockel. In der Pentium 4-Ära (Sockel 478) nach 2,0 GHz wird dieser Bereich sehr groß, wie die folgende Abbildung zeigt.

Obwohl die Größe des Kühlkörpers weiter zunimmt, steigen nach der Einführung des 3-GHz-Prescott-Kerns in der späteren Phase des Pentium 4 der Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung der CPU weiter an. Der einfache Kühlkörper mit Aluminiumlamellen kann den Bedarf nicht mehr decken, daher wurde ein Kühlkörper aus reinem Kupfer mit besserer Wärmeleitfähigkeit eingeführt.

Der Kühlkörper aus reinem Kupfer ist jedoch relativ teuer und schwer, was die Belastung des Motherboards im vertikalen Gehäuse erheblich erhöht. Seine Wärmeleitfähigkeit ist zwar besser als die von reinem Aluminium, seine Wärmeableitungsleistung ist jedoch schlechter. Daher wurden Kühlkörper mit Kupferboden, Kupferstecker und kombinierten Kupfer-Aluminium-Lamellen entwickelt. Die folgende Abbildung zeigt Intels originalen Kühlkörper mit Kupferstecker. Beachten Sie den roten Kupferkern im Inneren.

Diese Radiatoren sind zwar für CPUs mit niedriger Frequenz völlig ausreichend, für CPUs mit hoher Frequenz, insbesondere über 3 GHz, sind sie jedoch nicht ausreichend. Daher wurden Heatpipe- und Lamellenradiatoren entwickelt, die ebenfalls Kupferböden für den Kontakt mit der CPU verwenden und durch Reflow-Löten mit Heatpipes verbunden werden. Natürlich war der Preis damals nicht gerade niedrig, und anfangs war der Druck horizontal (oder nach unten gerichtet).

Später stellte man fest, dass sich durch die Aufstellung des Radiators eine angemessene Luftführung erreichen ließ, was die Wärmeableitung weiter verbesserte. So entstand der luftgekühlte Tower-Radiator mit Heatpipe-Lamellen, wie er heute aussieht. Je nach Wärmeableitungsleistung variiert jedoch auch die Anzahl der Heatpipes und Lüfter, und die Lüftergröße stieg auf 8 cm, 9 cm oder mehr. Dadurch eignet sich der Tower-Radiator für leistungsstärkere CPUs, und der High-End-Dual-Tower-Radiator schreckt selbst vor der 240-mm-Einstiegswasserkühlung nicht zurück.

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Luftgekühlte Radiatoren sind jedoch zwangsläufig nicht mit den Anforderungen von Spitzenprozessoren wie dem Core i9 gewachsen. Da die Nutzer nach besserer Wärmeableitung und geringerer Geräuschentwicklung verlangen, sind mittlerweile auch wassergekühlte Radiatoren auf den Markt gekommen. Das gesamte System wassergekühlter Radiatoren kann man eigentlich als Miniaturversion des nordischen Heizsystems betrachten. Schließlich ist die spezifische Wärmekapazität von Flüssigkeiten höher, die Wärmeaufnahme besser und die Radiatorfläche größer, sodass die Wärmeableitung natürlich besser ist. Gleichzeitig gibt es, abhängig von der von der CPU erzeugten Wärme, Wasserkühlungen in verschiedenen Größen von 120 mm, 240 mm und 360 mm. Wassergekühlte Radiatoren sind heutzutage nicht mehr so ​​teuer, und man kann sogar eine 240-mm-Wasserkühlung der Einstiegsklasse für weniger als 400 Yuan kaufen.